JP2002062246A - Method of manufacturing cantilever - Google Patents

Method of manufacturing cantilever

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JP2002062246A
JP2002062246A JP2000247197A JP2000247197A JP2002062246A JP 2002062246 A JP2002062246 A JP 2002062246A JP 2000247197 A JP2000247197 A JP 2000247197A JP 2000247197 A JP2000247197 A JP 2000247197A JP 2002062246 A JP2002062246 A JP 2002062246A
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JP
Japan
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cantilever
substrate
cavity
layer
etching
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JP2000247197A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tominaga
淳 富永
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an Si cantilever without damaging an Si substrate having membrane structure provided with a cavity in its lower part, even when an inside of a reaction chamber is evacuated. SOLUTION: In this cantilever manufacturing method for manufacturing the cantilever by working on the Si substrate, an Si layer is vertically etched from a face side where the cantilever of the Si substrate is formed by a high- density plasma etcher, at least one leak hole is drilled, a cavity is formed by etching vertically in a side opposed to the face side the cantilever of the Si substrate is formed, the leak hole is communicated with the cavity, the Si substrate is inserted into the reaction chamber for dry etching, the inside of the reaction chamber is evacuated, and the cantilever is manufactured by carrying out etching on the face side the cantilever of the Si substrate is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カンチレバーの製
造方法に関し、特にドライエッチングプロセスを利用し
てSi基板を加工してカンチレバーを製造する方法に関
する。また、このカンチレバーを複数アレイ状に並べる
ために比較的大きなメンブレン構造が必要な場合に特に
有効な発明である。
The present invention relates to a method for manufacturing a cantilever, and more particularly, to a method for manufacturing a cantilever by processing a Si substrate using a dry etching process. Further, the present invention is particularly effective when a relatively large membrane structure is required for arranging a plurality of cantilevers in an array.

【0002】[0002]

【背景技術】オングストローム単位で被測定物の表面形
状を観察する装置として、STM(scanning tunneling
microscope-走査型トンネル顕微鏡)やAFM( atomi
c force microscope−原子間力顕微鏡)が周知である。
これらの装置のプローブとして、Si単結晶材料で構成
されたカンチレバー(片持ち梁)型のプローブ(以降、
Siカンチレバーと略す)が良く使われている。このS
iカンチレバーは、Si単結晶材料で構成されたSi基
板に対してドライエッチング微細加工を施すことで容易
に製造が可能である。また、LSIの製造プロセスにお
けるバッチ処理(1枚のSiウエハに多数のICを製造
する)と同様の処理を施すことで1枚のSi基板から複
数のSiカンチレバーを製造することができ、1個当た
りのコストを低減可能である。
2. Description of the Related Art STM (scanning tunneling) is an apparatus for observing the surface shape of an object to be measured in angstrom units.
microscope-scanning tunnel microscope) or AFM (atomi
c force microscope) is well known.
As a probe of these devices, a cantilever (cantilever) type probe made of a Si single crystal material (hereinafter, referred to as a probe)
(Abbreviated as Si cantilever) is often used. This S
The i-cantilever can be easily manufactured by subjecting a Si substrate composed of a Si single crystal material to dry etching fine processing. Also, a plurality of Si cantilevers can be manufactured from one Si substrate by performing the same processing as batch processing (manufacturing many ICs on one Si wafer) in the LSI manufacturing process. The cost per hit can be reduced.

【0003】Si単結晶材料がカンチレバーの材料に使
われる理由として、機械的物性や電気特性等に優れてい
る点が挙げられる。また、その一部をカンチレバー部と
する同一Si基板の他の部分に、カンチレバーによる検
出信号を処理する電子回路を合せて作り込むことでがで
きるので、Siカンチレバーと電子回路を1チップ上に
作るいわゆるモノシリック化されたチップが製造可能で
ある。これにより小型化、低コスト化及び今後SPM
(scanning probe microscopes−走査プローブ顕微鏡)
分野での同様なSiカンチレバーの応用が期待されてい
る。
[0003] The reason why the Si single crystal material is used for the material of the cantilever is that it is excellent in mechanical properties, electrical characteristics and the like. Further, since an electronic circuit for processing a detection signal by the cantilever can be combined with another part of the same Si substrate having a part thereof as a cantilever part, the Si cantilever and the electronic circuit can be formed on one chip. So-called monolithic chips can be manufactured. As a result, miniaturization, cost reduction and future SPM
(Scanning probe microscopes)
The application of similar Si cantilevers in the field is expected.

【0004】このSiカンチレバーの製造方法の一例と
して、まず、Si基板を載置した試料台を真空チャンバ
内に挿入して、Si基板に対してドライエッチング加工
が行われる。この時、このSiカンチレバーを寸法精度
よく製造するためには、基板温度を下げてエッチングす
る方法等が用いられる。温度が高かったり温度分布が不
均一であると側壁形状の劣化やエッチングレート分布が
悪化してしまいカンチレバーの諸特性にばらつきが生じ
てしまうことがある。従って、Si基板の冷却時におい
ては、試料台−基板間の熱伝導を良くしてSi基板の温
度分布を一様にすることが必要である。そのため通常、
静電チャックを使用したりSi基板を試料台に真空グリ
ース等を用いて完全に密着させるようにしている。この
ような状態でまず、ドライエッチングプロセスを利用し
て例えば図1(a)に示すようなSOI(Silicon On I
nsulator)基板10もしくはSi基板に対して下部にキ
ャビティ18を備えたメンブレン2の構造を作る。
As an example of a method of manufacturing the Si cantilever, first, a sample stage on which a Si substrate is mounted is inserted into a vacuum chamber, and the Si substrate is subjected to dry etching. At this time, in order to manufacture the Si cantilever with high dimensional accuracy, a method of performing etching while lowering the substrate temperature is used. When the temperature is high or the temperature distribution is non-uniform, the sidewall shape is deteriorated and the etching rate distribution is deteriorated, and various characteristics of the cantilever may be varied. Therefore, when cooling the Si substrate, it is necessary to improve the heat conduction between the sample stage and the substrate to make the temperature distribution of the Si substrate uniform. So usually
An electrostatic chuck is used or the Si substrate is completely adhered to the sample table by using vacuum grease or the like. In this state, first, for example, an SOI (Silicon On I / O) as shown in FIG.
A structure of the membrane 2 having a cavity 18 below the substrate 10 or the Si substrate is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】次に、このキャビティ
側と試料台とを前記と同様に真空グリース等で密着させ
るようにしてSi基板を試料台に載置する。その後、こ
のSi基板を載置した試料台をドライエッチング装置の
反応室(図示せず)内に挿入して、この反応室内を真空
排気する。
Next, the Si substrate is placed on the sample stage so that the cavity side and the sample stage are brought into close contact with each other with vacuum grease or the like as described above. Thereafter, the sample stage on which the Si substrate is placed is inserted into a reaction chamber (not shown) of the dry etching apparatus, and the reaction chamber is evacuated.

【0006】しかし、ここで反応室内を真空排気する
と、キャビティ18内部と外部の気圧差が生じて、メン
ブレン2が破損してしまうという問題がしばしば生じ
る。特に図1(b)に示すようにSiカンチレバーを複
数アレイ状に並べて製造する場合は、メンブレン2の面
積もその分広くなるため、キャビティ18の容積も大き
くなってしまう。そのためわずかに反応室内を排気した
だけでメンブレン2が吹き飛んで破損してしまうという
問題がある。
However, if the reaction chamber is evacuated, a pressure difference between the inside and the outside of the cavity 18 occurs, and the problem that the membrane 2 is damaged often arises. In particular, when a plurality of Si cantilevers are manufactured in an array as shown in FIG. 1B, the area of the membrane 2 is increased by that amount, so that the volume of the cavity 18 is also increased. For this reason, there is a problem that the membrane 2 is blown away and damaged by slightly exhausting the reaction chamber.

【0007】この問題の解決手段としてSi基板と試料
台との間の数箇所に薄板スペーサ、いわゆる下駄を履か
せることでSi基板と試料台の間に隙間を作り、この隙
間から前記キャビティ内の気体を排気可能とする方法も
考えられるが、この方法を用いると、Si基板と試料台
との間の熱伝導を阻害してしまうためSi基板における
熱分布が不均一となり、温度に敏感な反応プロセスがS
i基板上に均一に生じなくなってしまう。そのため、完
成したSiカンチレバーの形状寸法精度が劣化してしま
うという不具合が生じる。
As a solution to this problem, a gap is formed between the Si substrate and the sample table by putting thin plate spacers, so-called clogs, at several places between the Si substrate and the sample table. Although a method that allows gas to be exhausted is conceivable, using this method impedes the heat conduction between the Si substrate and the sample stage, resulting in uneven heat distribution on the Si substrate and a temperature-sensitive reaction. The process is S
It does not uniformly occur on the i-substrate. For this reason, there is a problem that the shape and dimensional accuracy of the completed Si cantilever is deteriorated.

【0008】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、Siカンチレバーを製造する際に反
応室内を真空排気しても、下部にキャビティを備えたメ
ンブレン構造を破損させることなく製造可能とし、か
つ、Si基板における熱分布を均一にすることでSiカ
ンチレバーの形状寸法精度を劣化させることなくSiカ
ンチレバーを製造することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem. Even when the reaction chamber is evacuated to produce a Si cantilever, the membrane structure having a cavity at the bottom is not damaged. It is an object of the present invention to manufacture a Si cantilever without deteriorating the shape and dimensional accuracy of the Si cantilever by making it possible to manufacture the Si cantilever and making the heat distribution in the Si substrate uniform.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、Si基板への加工によってカンチレバー
を製造するカンチレバー製造方法において、このSi基
板のカンチレバーを形成する面側から垂直エッチングし
て少なくとも1つ以上のリーク孔を開け、前記Si基板
のカンチレバーを形成する面とは反対側に垂直エッチン
グしてキャビティを開けて前記リーク孔とキャビティを
貫通させ、前記Si基板をドライエッチング用の反応室
内に挿入するとともにこの反応室内を真空排気し、前記
Si基板のカンチレバーを形成する面側にエッチングし
てカンチレバーを製造することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a cantilever by processing a Si substrate by vertically etching a surface of the Si substrate on which a cantilever is formed. At least one or more leak holes are opened, and vertical etching is performed on the opposite side of the surface of the Si substrate on which the cantilever is formed to open a cavity and penetrate the leak hole and the cavity, and the Si substrate is used for dry etching. The method is characterized in that the cantilever is inserted into the reaction chamber, the reaction chamber is evacuated, and the surface of the Si substrate on which the cantilever is formed is etched to manufacture the cantilever.

【0010】また、本発明は上記手段に加え、前記Si
基板としてSi層の上にSiO2層、Si層の構造を持
つSOI基板を用いることでもカンチレバーを製造可能
である。
[0010] In addition to the above means, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
A cantilever can also be manufactured by using an SOI substrate having a structure of a SiO2 layer and a Si layer on a Si layer as a substrate.

【0011】さらに、本発明は上記いずれかの手段に加
え、前記リーク孔を高密度プラズマエッチャによりSi
層を垂直にエッチングして得るようにしてもカンチレバ
ーを製造可能である。
Further, according to the present invention, in addition to any one of the above means, the leak hole is formed by a high-density plasma etcher.
Cantilevers can also be manufactured by vertically etching the layers.

【0012】さらに、本発明は上記いずれかの手段に加
え、前記リーク孔をBHFによりSiO2層をエッチン
グして得られるようにしてもカンチレバーを製造可能で
ある。
Further, according to the present invention, in addition to any one of the above-described means, a cantilever can be manufactured even if the leak hole is obtained by etching the SiO 2 layer with BHF.

【0013】Si基板を使ったSiカンチレバーの製造
方法において、メンブレン構造のキャビティ部に通じる
リーク孔をエッチングで開けておくことで、反応室内を
真空排気してもキャビティ内部の気体がリーク孔を通っ
て排気されるので、キャビティ内外の気圧差からメンブ
レン構造が破壊されることがなく、Siカンチレバーを
製造可能である。
In a method of manufacturing a Si cantilever using a Si substrate, a leak hole communicating with a cavity portion of a membrane structure is formed by etching, so that gas inside the cavity passes through the leak hole even if the reaction chamber is evacuated. Since the exhaust gas is exhausted, the membrane structure is not destroyed by the pressure difference between the inside and outside of the cavity, and the Si cantilever can be manufactured.

【0014】さらに、Siカンチレバーを複数アレイ状
に並べた際には、比較的大きなメンブレン構造となりキ
ャビティも大きくなるが、前記のリーク孔を適宜複数設
けることでキャビティ内部の気体が複数のリーク孔を通
って排気されるので、やはり、キャビティ内外の気圧差
からメンブレン構造が破壊されることがなく、Siカン
チレバーアレイを製造可能である。
Further, when a plurality of Si cantilevers are arranged in an array, a relatively large membrane structure is formed and the cavity becomes large. By appropriately providing a plurality of the above-described leak holes, the gas inside the cavity can reduce the plurality of leak holes. Since the gas is exhausted through the passage, the membrane structure is not destroyed by the pressure difference between the inside and outside of the cavity, and the Si cantilever array can be manufactured.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。まず、図2に示すようにあらかじめSi基板11
上にSiO2層12とSi層構造をもつSOI(Silico
n On Insulator)基板10を用意する。なお、図2乃至
図13は図1(b)のA−A位置における各製造プロセ
ス時の断面を表している。また、分かり易く説明するた
めに各図面はSOI基板10の厚み方向に誇張して描か
れている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, components denoted by the same reference numerals represent the same components. First, as shown in FIG.
SOI (Silico) having a SiO2 layer 12 and a Si layer structure on top
n On Insulator) A substrate 10 is prepared. 2 to 13 show cross sections at the time of the respective manufacturing processes at the position AA in FIG. 1B. In addition, each drawing is exaggerated in the thickness direction of the SOI substrate 10 for easy explanation.

【0016】次にカンチレバーエッチングマスク層を成
膜する。図3に示すように、SOI基板10上にカンチ
レバーマスク層となるSiO2層14を成膜する。通
常、STMやAFMに使われるカンチレバーの加工用マ
スクは微細なパターンとなるため、下地となるSi層1
3との密着力が弱くなりがちである。そのため、このS
iO2層14は熱拡散で生成することが好ましい。
Next, a cantilever etching mask layer is formed. As shown in FIG. 3, an SiO 2 layer 14 serving as a cantilever mask layer is formed on the SOI substrate 10. Usually, since the mask for processing the cantilever used in STM or AFM has a fine pattern, the underlying Si layer 1
3 tends to weaken. Therefore, this S
The iO2 layer 14 is preferably generated by thermal diffusion.

【0017】次に図4に示すようにこのカンチレバーエ
ッチングマスク層(SiO2層14)をBHF(buffer
d hydrogen fluoride−バッファードふっ酸)溶液でパ
タニングする。なお以降の図面では側面から見たSOI
基板10を示しているので、Siカンチレバーは1本分
にしか見えないが、図1に示すように複数のカンチレバ
ーがアレイ状に並ぶ構成であっても構わない。
Next, as shown in FIG. 4, this cantilever etching mask layer (SiO 2 layer 14) is
d Pattern with hydrogen fluoride-buffered hydrofluoric acid solution. In the following drawings, the SOI viewed from the side
Since the substrate 10 is shown, only one Si cantilever can be seen, but a configuration in which a plurality of cantilevers are arranged in an array as shown in FIG. 1 may be used.

【0018】次にキャビティ加工用のマスク層を成膜す
る。まず、図5に示すようにSOI基板10の下面にA
l層15を成膜する。このAl層15はキャビティ加工
用のマスク層となる。次に、図6に示すようにこのAl
層15に対して、燐酸、硝酸及び酢酸混合水溶液でパタ
ニングする。
Next, a mask layer for cavity processing is formed. First, as shown in FIG.
An l layer 15 is formed. This Al layer 15 becomes a mask layer for cavity processing. Next, as shown in FIG.
The layer 15 is patterned with a mixed aqueous solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid.

【0019】次に、図7に示すようにカンチレバー形成
面にフォトレジスト16でリーク孔17用パターンをパ
タニングする。このリーク孔17の大きさや形状、数は
メンブレンの面積、メンブレンエッチング時の応力等を
考慮して決定するのが好ましい。なお、このリーク孔1
7は、できる限りメンブレンのコーナー部へ配置する
等、基板冷却時のメンブレン中央部との温度差が発生し
ないようにすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 7, a pattern for a leak hole 17 is patterned with a photoresist 16 on the surface on which the cantilever is formed. The size, shape and number of the leak holes 17 are preferably determined in consideration of the area of the membrane, the stress at the time of membrane etching, and the like. In addition, this leak hole 1
7 is preferably disposed at the corner of the membrane as much as possible so that a temperature difference from the center of the membrane at the time of substrate cooling does not occur.

【0020】次に、図8に示すようにICP(Inductiv
ely coupled prasma)等の高密度プラズマエッチャでリ
ーク孔17を開けるためSi層13を図8の上から下に
向かって垂直にエッチングする。次に、図9に示すよう
にBHFをこのリーク孔17に注入し、孔の底部にある
SOI基板10の絶縁層であるSiO2層12の一部を
エッチングする。この時、多少はSiO2層12の層方
向(横方向)に必要以上にエッチングが進んでしまうこ
とがある。しかしリーク孔自体が十分小さく、かつ、こ
の部分のSiO2層は最終的に不要となる部分であるの
で特に問題にならない。次に、図10に示すようにO2
アッシングでリーク孔17のパタニング用PR16を除
去する。
Next, as shown in FIG. 8, the ICP (Inductiv
The Si layer 13 is vertically etched from the top to the bottom in FIG. 8 to form the leak hole 17 with a high-density plasma etcher such as an ely coupled plasma. Next, as shown in FIG. 9, BHF is injected into the leak hole 17, and a part of the SiO2 layer 12, which is the insulating layer of the SOI substrate 10, at the bottom of the hole is etched. At this time, etching may proceed more than necessary in the layer direction (lateral direction) of the SiO 2 layer 12. However, since the leak hole itself is sufficiently small and the SiO2 layer in this portion is an unnecessary portion in the end, there is no particular problem. Next, as shown in FIG.
The PR 16 for patterning in the leak hole 17 is removed by ashing.

【0021】次に、図11に示すようにICP等の高密
度プラズマエッチャでSi基板11を垂直エッチングし
てキャビティ18を製作する。次に、図12に示すよう
にICP等の高密度プラズマエッチャでSi層13を垂
直エッチングする。このエッチングの際、ホールウエハ
(Siウエアまるごと一枚)の場合は静電チャック等の
方法を用いて基板を試料台に固定するが、ウエハを分割
してから試料台に載置する場合、または他の理由により
静電チャック等の方法を用いることができない場合は、
真空グリース等で完全に密着させることが好ましい。一
般的に試料台−処理基板間の冷却時の熱伝導を良くする
ことを目的として被加工基板を試料台に真空グリース等
で完全に密着させる方法がしばしば用いられる。このよ
うにして被加工基板を試料台にしっかりと密着固定させ
た後、反応室内を真空排気すると、キャビティ18にリ
ーク孔17が開いているので、このリーク孔17を通っ
てキャビティ18内の気体がキャビティ18外へ排出さ
れ、そのためキャビティ18の内外で気圧差が生じるこ
とがない。従って、メンブレン2が気圧差により吹き飛
んで破損することがなく安全にキャビティ内の気体が排
気可能となる。
Next, as shown in FIG. 11, the Si substrate 11 is vertically etched by a high-density plasma etcher such as an ICP to form a cavity 18. Next, as shown in FIG. 12, the Si layer 13 is vertically etched by a high-density plasma etcher such as ICP. At the time of this etching, in the case of a hole wafer (a whole piece of Si wear), the substrate is fixed to the sample table using a method such as an electrostatic chuck, but when the wafer is divided and then mounted on the sample table, or If you cannot use a method such as electrostatic chuck for other reasons,
It is preferable to completely adhere with vacuum grease or the like. In general, a method of bringing a substrate to be processed into complete contact with a sample table with vacuum grease or the like is often used for the purpose of improving heat conduction during cooling between the sample table and the processing substrate. After the substrate to be processed is firmly fixed to the sample table in this manner, when the reaction chamber is evacuated to vacuum, the leak hole 17 is opened in the cavity 18, and the gas in the cavity 18 passes through the leak hole 17. Is discharged out of the cavity 18, so that no pressure difference occurs inside and outside the cavity 18. Therefore, the gas in the cavity can be safely exhausted without the membrane 2 being blown off due to the pressure difference and being damaged.

【0022】最後に、図13に示すようにBHF/希H
Fを用いてSiO2層14(カンチレバー加工用マス
ク)及びAl層15(キャビティ加工用マスク)を除去
してカンチレバー構造が完成する。これにより図1に示
したような比較的メンブレン面積が広いカンチレバーア
レイをメンブレンを破壊することなく安全に製造可能で
ある。
Finally, as shown in FIG.
The SiO2 layer 14 (mask for cantilever processing) and the Al layer 15 (mask for cavity processing) are removed using F to complete the cantilever structure. Thus, the cantilever array having a relatively large membrane area as shown in FIG. 1 can be manufactured safely without breaking the membrane.

【0023】また、このカンチレバーアレイと同様にメ
ンブレン面積が広い例えば集積型振動子アレイ(長さの
異なるカンチレバー(マイクロ振動子)を櫛状に成形し
て、それぞれの固有振動数の違いをエンコードした絶対
位置センサ。(Gerhard Grosch,"Hybrid Fiber-optic /
Micromechanical Frequency Encoding DisplacementSen
sor",Sensor andActuators,A23,pp.1128-1131(199
0)))などいずれのカンチレバーの場合においても、メ
ンブレンを破壊することなく安全に製造可能である。も
ちろんカンチレバーが完成した時点でリーク孔17は消
失しているので、カンチレバーの使用上は全く問題がな
い。
Similarly to this cantilever array, for example, an integrated vibrator array (a cantilever (micro vibrator) having a different length is formed into a comb shape having a large membrane area, and the difference in the natural frequency of each is encoded. Absolute position sensor (Gerhard Grosch, "Hybrid Fiber-optic /
Micromechanical Frequency Encoding DisplacementSen
sor ", Sensor and Actuators, A23, pp. 1128-1131 (199
In any cantilever such as 0))), it can be manufactured safely without breaking the membrane. Of course, since the leak hole 17 has disappeared when the cantilever is completed, there is no problem in using the cantilever.

【0024】以上、本発明について好適な実施の形態を
挙げて説明したが、本発明は、これに限られるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能で
ある。上記実施の形態では、リーク孔17が1つの場合
に限って説明したが、例えば図1に示すようにカンチレ
バーを複数アレイ状に並べる場合には、メンブレン面積
もその分広くなるので、リーク孔の数も適宜増やすこと
が好ましい。また、リーク孔を開ける位置もカンチレバ
ー同士の間やメンブレンのコーナーに設けることが好ま
しい。
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be modified without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, the case where the number of leak holes 17 is one has been described. However, for example, when a plurality of cantilevers are arranged in an array as shown in FIG. 1, the membrane area is increased by that amount. It is preferable to increase the number appropriately. Also, it is preferable to provide a position where a leak hole is formed between the cantilevers or at a corner of the membrane.

【0025】また、上記実施の形態では、Si基板にメ
ンブレン構造を作製した後、このメンブレン構造を加工
してカンチレバーを作製する場合に限って説明したが、
その他のメンブレン構造を基にして作製する各種バルク
マイクロマシンへも適用可能である。
Further, in the above embodiment, description has been made only for a case where a membrane structure is formed on a Si substrate, and then the cantilever is manufactured by processing the membrane structure.
The present invention is also applicable to various bulk micromachines manufactured based on other membrane structures.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、Si基板に対してドラ
イエッチングプロセスを利用してカンチレバーを製造す
る場合、キャビティに通じるリーク孔を予め開けておく
ことで、反応室内を真空排気したときに生じるキャビテ
ィ内外の気圧差によりメンブレン構造が破壊してしまう
ことを防止可能となる。従って、面積の大きなメンブレ
ン構造も製造可能となり、カンチレバーが複数アレイ状
に並んだマルチタイプのカンチレバーを製造可能とす
る。
According to the present invention, when a cantilever is manufactured on a Si substrate by using a dry etching process, a leak hole communicating with a cavity is formed in advance to evacuate the reaction chamber. It is possible to prevent the membrane structure from being broken due to the pressure difference between the inside and outside of the cavity. Therefore, a membrane structure having a large area can be manufactured, and a multi-type cantilever in which a plurality of cantilevers are arranged in an array can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)キャビティ加工が施されたSOI基板の
図である。 (b)複数のSiカンチレバーを備えたカンチレバーア
レイの概観図である。
FIG. 1A is a diagram of an SOI substrate on which cavity processing has been performed. (B) A schematic view of a cantilever array including a plurality of Si cantilevers.

【図2】カンチレバーを製造するSOI基板の断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view of an SOI substrate for manufacturing a cantilever.

【図3】SOI基板にSiO2層を成膜した図である。FIG. 3 is a diagram in which an SiO2 layer is formed on an SOI substrate.

【図4】カンチレバーマスク層(SiO2層)をパタニ
ングした図である。
FIG. 4 is a diagram showing a pattern of a cantilever mask layer (SiO 2 layer).

【図5】キャビティマスク層(Al層)を成膜した図で
ある。
FIG. 5 is a diagram in which a cavity mask layer (Al layer) is formed.

【図6】キャビティマスク層をパタニングした図であ
る。
FIG. 6 is a diagram in which a cavity mask layer is patterned.

【図7】キャビティリーク孔をパタニングした図であ
る。
FIG. 7 is a diagram in which a cavity leak hole is patterned.

【図8】Si層に対してキャビティリーク孔をエッチン
グした図である。
FIG. 8 is a diagram in which a cavity leak hole is etched in a Si layer.

【図9】SiO2層に対してキャビティリーク孔をエッ
チングした図である。
FIG. 9 is a diagram in which a cavity leak hole is etched in an SiO 2 layer.

【図10】キャギティリーク孔用のレジストを除去した
図である。
FIG. 10 is a view in which a resist for a cavity leak hole is removed.

【図11】キャビティエッチングをした図である。FIG. 11 is a diagram after cavity etching.

【図12】カンチレバーエッチングを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing cantilever etching.

【図13】完成したカンチレバーを示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a completed cantilever.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カンチレバーアレイ 2 メンブレン 10 SOI(Silicon On Insulator)基板 11 Si基板 12 SiO2層 13 Si層 14 SiO2層 15 Al層 16 フォトレジスト 17 リーク孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cantilever array 2 Membrane 10 SOI (Silicon On Insulator) substrate 11 Si substrate 12 SiO2 layer 13 Si layer 14 SiO2 layer 15 Al layer 16 Photoresist 17 Leakage hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板を加工してカンチレバーを製造
するカンチレバー製造方法において、 このSi基板のカンチレバーを形成する面側から垂直エ
ッチングして少なくとも1つ以上のリーク孔を開け、 このSi基板のカンチレバーを形成する面とは反対側に
垂直エッチングしてキャビティを開けて前記リーク孔と
キャビティを貫通させ、 このSi基板をドライエッチング用の反応室内に挿入す
るとともにこの反応室内を真空排気し、 このSi基板のカンチレバーを形成する面側にエッチン
グしてカンチレバーを製造することを特徴とするカンチ
レバー製造方法。
1. A cantilever manufacturing method for manufacturing a cantilever by processing a Si substrate, wherein at least one or more leak holes are opened by vertical etching from a surface side of the Si substrate on which the cantilever is formed. Vertical etching is performed on the side opposite to the surface on which the surface is to be formed, a cavity is opened, the leak hole and the cavity are penetrated, the Si substrate is inserted into a reaction chamber for dry etching, and the reaction chamber is evacuated. A cantilever manufacturing method, characterized in that a cantilever is manufactured by etching a surface of a substrate on which a cantilever is formed.
【請求項2】 請求項1において、前記Si基板はSi
層の上にSiO2層、Si層を堆積させたSOI基板で
あることを特徴とするカンチレバー製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the Si substrate is made of Si.
A method for manufacturing a cantilever, comprising a SOI substrate having a SiO2 layer and a Si layer deposited on the layer.
【請求項3】 請求項1及び2において、前記リーク孔
は高密度プラズマエッチャによりSi層を垂直にエッチ
ングして得られることを特徴とするカンチレバー製造方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the leak hole is obtained by vertically etching a Si layer by a high-density plasma etcher.
【請求項4】 請求項1乃至3において、前記リーク孔
はBHFによりSiO2層をエッチングして得られるこ
とを特徴とするカンチレバー製造方法。
4. The cantilever manufacturing method according to claim 1, wherein the leak hole is obtained by etching the SiO 2 layer with BHF.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008126891A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-23 Ulvac, Inc. Dry etching method
US7957048B2 (en) 2006-08-07 2011-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device and method of manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7957048B2 (en) 2006-08-07 2011-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device and method of manufacturing the same
WO2008126891A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-23 Ulvac, Inc. Dry etching method
JP5268112B2 (en) * 2007-04-11 2013-08-21 株式会社アルバック Dry etching method

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